倪一宁
倪一宁

计算机组成原理简单模型机实验报告,简单模型机的组成与程序运行-计算机组成原理实验报告.doc...

文档介绍：

内蒙古师范大学计算机与信息工程学院

《计算机组成原理》

课程设计报告

题目:_____ 简单模型机的组成与程序运行_____________

姓名

学号

班级

指导教师

孟昭进

日期

2011-7-14

1 任务描述

设计题目名称:简单模型机的组成与程序运行

要求:基于TD-CMA 计算机组成原理教学实验系统,设计一个简单的计算机整机系统—模型机,分析其工作原理。根据模型机的数据通路以及微程序控制器的工作原理,设计完成以下几条机器指令和相应的微程序,输入程序并运行。

IN R0 ;IN ->R0

SUB 0DH ;R0 - [0DH] -> R0,直接寻址

SHL R0 ;将R0寄存器中的内容逻辑左移

STA 0EH,R0 ;R0->[0EH],直接寻址

LDA 0FH,R0 ;0FH]->R0,直接寻址

LOP: DEC R0 ;R0-1->R0

BZC EXIT ;当FC或FZ为1时,转到EXIT

JMP LOP

EXIT: OUT 0EH,R0 ;[0EH]->LED,直接寻址

0DH、0EH、0FH单元内容分别为03H、04H、02H。

2 设计设备

PC机一台,TD-CMA实验系统一套。

3 设计原理和方法

3.1设计原理

3.1.1数据格式:

本实验计算机采用定点补码表示法表示数据,字长为8位,其格式如下:

7

6 5 4 3 2 1 0

符号

尾数

其中第七位为符号位,数值表示范围是:-1≤X<1

3.1.2 指令格式

所有单字节指令( SUB等)格式如下:

7 6 5 4

3 2

1 0

OP-CODE

RS

RD

其中OP-CODE为操作码,RS为源寄存器,RD为目的寄存器,并规定:

RS 或 RD

选定的寄存器

00

01

10

11

R0

R1

R2

R3

本实验的输入IN指令和OUT指令采用单字节指令,其格式如下:

7 6 5 4 (1)

3 2 (1)

1 0 (1)

OP-CODE

RS

RD

本实验中的两个访问指令,即存数STA,一条转移指令,即无条件转移指令JMP,指令格式如下:

7 6 5 4 (1)

3 2 (1)

1 0 (1)

7-0 (2)

OP-CODE

M

RD

D

其中OP-CODE为操作码,RD为目的寄存器地址(STA、LDA指令使用),D为位移量(正负均可),M为寻址模式,其定义如下:

寻址模式M

有效地址E

说明

00

01

10

11

E=D

E=(D)

E=(RI)+D

E=(PC)+D

直接寻址

间接寻址

RI变址寻址

相对寻址

3.1.3指令系统

本实验共有10条基本指令,其中算术指令有2条(DEC、SUB),访问内存指令和程序控制指令7条,输入指令1条。

3.2按微指令格式,参照微程序流程图将每条微指令代码化,译成二进制微代码。

系统涉及到的微程序流程见图3-1-4 所示,当拟定“取指”微指令时,该微指令的判别测试

字段为P<1>测试。由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令,因此P<1>的测试结果出现多路分支。

微程序流程图3-1-4

微指令字长共24位,格式如下:

23

22

21

20

19

18-15

14-12

11-9

8-6

5-0

M23

M22

WR

RD

IOM

S3-S0

A字段

B字段

C字段

MA5-MA0

A字段

B字段

C字段

14 13 12

选择

11 10 9

选择

8 7 6

选择

000

NOP

000

NOP

000

NOP

001

LDA

001

ALU-B

001

P(1)

010

LDB

010

R0_B

010

保留

011

LDR0

011

保留

011

保留

100

保留

100

保留

100

保留

101

LOAD

101

保留

101

LDPC

110

LDAR

110

PC_B

110

P(4)

111

LDIR

111

保留

111

保留

运算器逻辑功能表:

运算类型

S3 S2 S1 S0

CN

功能

逻辑运算

0000

0001

0010

0011

0100

x

x

x

x

x

F=A(直通)

F=B(直通)

F=AB(直通)

F=/A A+B(直通)

F=/A(直通)

移位运算

0101

0110

0111

x

0

1

0

1

F=A 不带进位循环右移B(取低3 位)位

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